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我院巩振辉教授团队在辣椒抗性研究领域取得系列进展

来源:   作者:张琼琼   发布日期:2022-03-10     浏览次数:

     

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辣椒( Capsicum annuum  L.)是一种重要的茄科经济作物,因其富含维生素、辣椒红素、辣椒素等,在食品及化工产业备受欢迎。现阶段,干旱和低温胁迫是制约辣椒产业发展的重要环境因素。因此,探索其抗旱、耐低温分子机制对辣椒产业持续稳定发展具有重要的理论与应用价值。

近期,我院巩振辉教授团队在《Horticulture Research》、《Journal of Experimental Botany》及《Scientia Horticulturae》等期刊发表了关于辣椒抗性的系列研究论文,2017级博士研究生马潇为第一作者,巩振辉教授为通讯作者,该研究得到了国家自然科学基金项目(No.31772309,No.31860556,No.U1603102)的资助。

【进展一】研究成果以“The  CaCIPK3 gene positively regulates drought tolerance in pepper”为题的研究论文在线发表于《Horticulture Research》。本研究探讨了 CaCIPK3 在调节辣椒干旱胁迫中的功能。在辣椒植株中沉默 CaCIPK3 会提高植株对干旱的敏感性。在辣椒中瞬时过表达 CaCIPK3 后,可通过增强其抗氧化系统的活性和正向调控茉莉酸相关基因的表达,提高辣椒耐旱性。作为CaCIPK3的互作蛋白,CaCBL2也对耐旱性产生了积极的影响。此外,CaWRKY1和CaWRKY41蛋白通过与 CaCIPK3 启动子直接结合影响其表达。本研究揭示了 CaCIPK3 在辣椒干旱调控机制中发挥的重要作用,为深入解析辣椒的抗旱分子机制奠定了基础。

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图1  CaCIPK 3在辣椒抗旱中的调控机制模型

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41438-021-00651-7


【进展二】题为“The CBL-interacting protein kinase CaCIPK13 positively regulates defence mechanisms against cold stress in pepper”的研究论文发表于《Journal of Experimental Botany》。本研究对低温诱导表达的辣椒 CaCIPK13 基因的功能进行分析。生物信息学分析表明CaCIPK13属于典型的CIPK家族成员,该蛋白定位于细胞核和质膜。 CaCIPK13 沉默导致辣椒对低温胁迫的敏感性增强,丙二醛、H2O2积累和电导率增加,而活性氧清除酶活性以及花青素含量有所降低。与对照相比, CaCIPK13 沉默辣椒叶片中低温和花青素相关基因的转录水平显著降低。相反,番茄中 CaCIPK13 的过表达则通过增加花青素含量和活性氧清除酶活性提高了植株耐寒性。此外,CaCIPK13以Ca2+依赖的方式与CaCBL1/6/7/8互作。本研究揭示了 CaCIPK13 正调控辣椒耐寒性的功能机制。

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图2 沉默 CaCIPK13 提高了辣椒对低温胁迫的敏感性

文章链接:https://doi.org/10.1093/jxb/erab505


【进展三】题为“The pepper MYB transcription factor CaMYB306 accelerates fruit coloration and negatively regulates cold resistance”的研究论文发表于《Scientia Horticulturae》。本研究围绕属于R2R3-MYB转录因子CaMYB306展开。前期通过转录组与差异表达关联分析,从辣椒品种‘XHB’和其突变体H0809中发现差异表达的 CaMYB306 基因。通过病毒诱导的基因沉默和番茄遗传转化技术获得 CaMYB306 沉默辣椒果实及CaMYB306过表达番茄,对果实中类胡萝卜素、叶绿素和花青苷含量的测定,并对相关基因的表达进行差异分析,发现 CaMYB306 通过增加类胡萝卜素的积累,减少叶绿素和花青苷的合成来促进果实着色。此外, CaMYB306 通过调控丙二醛和H2O2含量、活性氧清除酶活性及抗性相关基因的表达,在植物响应低温中起负调控作用。而CaMYB306又可与正调控低温的 CaCIPK13 基因的启动子结合,抑制其表达,共同调控辣椒抵御低温胁迫。

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图3 沉默 CaMYB306 后增强辣椒植株对低温抗性

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.scienta.2022.110892


编辑:张琼琼     终审:徐凌飞